Ученые из Новосибирского государственного университета и Института катализа СО РАН разработали энергосберегающий сорбент на основе вспученного вермикулита (минерала, использующегося для выращивания растений на гидропонике), модифицированного хлоридом лития. Сорбент отличается повышенной плотностью запасания теплоты и оптимально подходит для климатических условий Юга России. Результаты были представлены преподавателем кафедры физической химии НГУ Александрой Грековой на конференции NanoMatEn в Париже.

Сорбенты — твердые тела или жидкости, избирательно поглощающие (сорбирующие) из окружающей среды газы, пары или растворенные вещества. По словам преподавателя кафедры физической химии НГУ Александры Грековой, эти материалы могут быть использованы для эффективного аккумулирования низкопотенциального тепла. Создание энергосберегающих сорбентов — одно из направлений работы совместной лаборатории синтеза и исследования новых материалов для ресурсосберегающих каталитических и адсорбционных процессов.

Сорбционное запасание тепла (СЗТ) — перспективная энергосберегающая технология, позволяющая запасать и использовать низкопотенциальную тепловую энергию альтернативных источников, таких как солнечная энергия, тепловые отходы промышленности, транспорта, коммунального хозяйства и другие.

Предложенные в Институте катализа им. Г. К. Борескова композитные сорбенты, состоящие из матрицы-носителя, в поры которой помещена неорганическая соль, перспективны для сорбционного запасания тепла. Соль — основной сорбирующий компонент данной системы. Такой сорбент имеет высокую теплоаккумулирующую способность, так как может обратимо связывать большое количество сорбтива (поглощаемого вещества) за счет химической реакции паров последнего с солью.

— Мы работаем над созданием сорбентов, которые будут связывать большое количество сорбтива и легко регенерироваться. Комбинируя различные соли и матрицы, можно создавать сорбенты с заранее заданными свойствами, наиболее подходящими для работы в определенных климатических условиях, — говорит Александра Грекова.

Новосибирские ученые разработали новые композиты на основе вспученного вермикулита (минерала из группы гидрослюд, использующегося для выращивания растений на гидропонике), который модифицировали хлоридом лития. Эти композиты специализированы для циклов сезонного запасания теплоты в климатических условиях юга России.

Вермикулит характеризуется большим удельным объемом пор — 2–3 кубических сантиметра на один грамм, что позволяет создавать композиты с большим содержанием соли, обеспечивающим более высокое значение сорбционной емкости. Слоистая структура вермикулита снижает риск разрушения материала при многократных циклах сорбции-десорбции. Вермикулит является дешевым и легкодоступным сырьем, в отличие от углеродных нанотрубок. Высокая теплозапасающая способность и низкая стоимость — главные преимущества данного композита, перед сорбентами на основе угля, силикагеля и оксида алюминия.

— Комбинируя различные соли и матрицы, можно осуществлять целенаправленный синтез сорбентов с заданными свойствами. Использование хлорида лития в качестве активного компонента позволило создать материалы, оптимально подходящие для работы в климатических условиях южных регионов России. Сорбционная емкость достигает 0,8 грамма воды и 1,1 грамма метанола на грамм сорбента при достаточно низкой температуре регенерации 75–85 °C,— отмечает Грекова.

В рассматриваемых условиях новые композитные материалы способны аккумулировать 440–630 ватт-часов на килограмм сорбента. Оценки показывают, что в аналогичных условиях такие сорбенты, как силикагель и цеолит, будут запасать всего 35–240 ватт-часов на килограмм сорбента.

Результаты работы над новыми композитами «LiCl/вемикулит» в рамках совместной лаборатории НГУ — ИК СО РАН были представлены на конференции NanoMatEn-2016 в Париже.